论文部分内容阅读
随着大脑植入技术的发展，通过大脑电击植入治疗抑郁症，让患者重新拥有好心情的技术正越来越接近现实。而现实情况是，在1620万患有严重抑郁症的美国成年人中，传统的抑郁症治疗法对其中约三分之一的人都不起作用。大批患有严重抑郁症的患者可能既没有得到充分的诊断，也没有得到充分的重视。
一位44岁女子的大脑外层布满了数百个微型电极，这些植入到她头部下侧的传感器，每一个都只比芝麻粒略大一点，它们就像安置在岩层中的地震传感器一样，可以用来监听癫痫开始发作时的声音。
美国加利福尼亚大学旧金山分校的科学家们的实验不止是倾听大脑的声音，在征得患者的同意后，他们还通过这些电极，在患者大脑的不同部位引发了微小的“电震”。这些人工引发的微弱电脉冲，患者基本上是感觉不到的，而当研究人员将电脉冲的发射目标对准患者眼睛后方的大脑区域时，却获得了他们期待的效果，这位女士道：“我感觉大脑平静多了。”
在对其他参与者大脑中的同样部位进行这种微弱电脉冲电击时，他们也有类似的反应。加利福尼亚大学旧金山分校的神经学家克里斯汀·塞勒斯发现，通过刺激大脑的这一区域，患者情绪明显有所提升。这一实验结果让研究人员离一个大胆的目标更进了一步：将某种设备植入重度抑郁症患者的大脑，检测即将发生的危机，并将大脑从危机中拯救出来。
电刺激真的能让患者改变情绪，摆脱抑郁吗？听起来像是科幻小说，但这正是研究人员努力的目标。如今这一梦想的实现已迈出了关键性的一步，梦想正在变成现实。
过去几年里，无论是在发现导致抑郁情绪的神经信号的大脑部位上，还是在试图重置大脑改变情绪方面，科学家团队都已经取得了惊人的进展。目前，一些研究人员正集中对抑郁症的一些大脑关键特征进行研究，包括某些特定大脑区域上的特定类型脑电波，比如眼睛后部和略高于眼睛上方的脑电波。另一些研究人员则专注于探索如何针对导致抑郁症的大脑活动的缺陷来对大脑“拨乱反正”。一种既能学习大脑语言，又能在患者情绪低落时调整大脑“剧情”的小型可植入设备，将成为一种极其重要的临床工具。
用电脉冲来提升情绪
几十年来，医学家们一直在利用电刺激来帮助患者大脑摆脱抑郁。电休克疗法于20世纪30年代首次使用，到50年代已成为一种常见的抑郁症治疗方法。现代疗法通过刺激大脑并在一定程度上重置大脑，这对于一些重度抑郁症患者来说可能是一种更有效的治疗方法。
其他用于抑郁症的脑刺激方法还有将电极安置在头皮表面的经颅直流电刺激（tDCS）。尽管这项技术还在研究之中，但tDCS作为一种锁定大脑“黑客”、改善患者情绪的治疗方法已经很受欢迎，甚至被用来尝试通过深部脑刺激抑制帕金森病的某些症状。但这项技术需要手术，且植入的刺激器必须手动调整。
通过大脑深部刺激来治疗抑郁症的最初临床尝试几乎都是强力刺激，通过持续的、全方位的强电脉冲刺激对大脑产生干扰信号。这项疗法对一些患者有极大帮助，但对另外一些患者则收效甚微。因此，一些研究大脑深部刺激的研究人员认为这一技术仍存在缺陷。
美国波士顿麻省总医院的达林·多尔蒂正在研究一种可以根据患者情况实时控制的系统。多尔蒂的合作者——埃里卡·韦奇和他的同事正在研究如何在适当的时机和适当的位置注射适当剂量的电子药物，巧妙驱动和改变复杂的大脑回路。在对癫痫患者的临床测试研究中，韦奇等人试图通过轻微刺激稍微改变大脑神经状态来改变人们的情绪和心情。
加利福尼亚大学旧金山分校和马萨诸塞州总医院开发的被称为闭环刺激器的新一代系统，可在检测大脑活动变化的同时，以外科手术的精度对患者大脑进行电子干预。韦奇团队重点研究可在实验室中测量的大脑回路的一些特征，比如认知灵活性（快速转换策略的能力）和情绪调节调控能力等，研究人员认为，这些大脑回路特征的变化可能与某些大脑疾病有关。
在实验中，韦奇和他的同事在招募来的自愿者大脑中植入了用于治疗癫痫的电极，刺激大脑特定部位，使参与者表现出轻微的行为方式改变。他们发现一件有趣的事，通过实验可以改变一个人行为的5%或10%，但不能完全改变这个人的行为。一个患有抑郁症的人可能会开始愿意到外面去走走或去咖啡馆坐坐，但不太可能有多大的转变。
韦奇通过动物研究和計算机模型的模拟结果，试图找出修正神经回路的最佳方式。他在发表的研究报告上称，重要的是刺激大脑的时机与脑电波产生时机的契合，这需要找到一个合适的切入点，然后要做的就是给它一点推力。在合适的时机，适当推动一下，将神经回路引导到正确路线上来，然后希望整个事情朝着预定的方向发展。
而萨内奇团队正在研究如何进一步优化大脑刺激实验。她和同事们利用计算机模型的模拟结果，研究如何用可控方式改变与抑郁症相关的大脑活动，将大脑神经回路行为严格控制在健康范围内。临床实验发现，单次和连续的眼窝前额皮质电刺激对附近和远处的神经组织会产生不同的效果。
调控心情的未来不是梦
在大脑中植入一个具有影响情绪能力的系统似乎会令人不安。但研究人员指出，事实上很多事情都会改变我们的情绪，比如冥想、锻炼和饮酒。
科学家们还不能确定需要刺激大脑的哪个部位，以及如何刺激。相关实验数据显示，每个个体对这些问题可能都有不同的答案。即使这些问题都弄清楚了，还需要有相应的“改变心情”的理想硬件设备。目前在改变情绪的相关研究中所使用的设备，如连接自愿者头骨的电线，都需要连接到大型外部计算机上，因此受试者是无法自由移动的。
因而，将所有硬件都安装在大脑里，对大脑回路进行瞬时评估，并对神经行为进行实时调控，将是一个长远的目标，还有很长的路要走。整个系统，包括电极、处理器和电源在内都需要进一步改进，以便能够灵活处理复杂算法。同时，要让这个系统永久驻留在人体内，还要有足够强大的动力支持。
研究人员设想有一天能够利用这种系统，以及驱动它的理论，来解决除了抑郁症以外的如药物依赖等更多的问题。
未来几年里，科学家们将拥有更多进入大脑并以精确方式影响它的能力。毕竟，与身体其他部位相比，大脑的可塑性更强。一切皆有可能，科学家们所要做的只是弄明白如何去实现这些可能性。
一位44岁女子的大脑外层布满了数百个微型电极，这些植入到她头部下侧的传感器，每一个都只比芝麻粒略大一点，它们就像安置在岩层中的地震传感器一样，可以用来监听癫痫开始发作时的声音。
美国加利福尼亚大学旧金山分校的科学家们的实验不止是倾听大脑的声音，在征得患者的同意后，他们还通过这些电极，在患者大脑的不同部位引发了微小的“电震”。这些人工引发的微弱电脉冲，患者基本上是感觉不到的，而当研究人员将电脉冲的发射目标对准患者眼睛后方的大脑区域时，却获得了他们期待的效果，这位女士道：“我感觉大脑平静多了。”
在对其他参与者大脑中的同样部位进行这种微弱电脉冲电击时，他们也有类似的反应。加利福尼亚大学旧金山分校的神经学家克里斯汀·塞勒斯发现，通过刺激大脑的这一区域，患者情绪明显有所提升。这一实验结果让研究人员离一个大胆的目标更进了一步：将某种设备植入重度抑郁症患者的大脑，检测即将发生的危机，并将大脑从危机中拯救出来。
电刺激真的能让患者改变情绪，摆脱抑郁吗？听起来像是科幻小说，但这正是研究人员努力的目标。如今这一梦想的实现已迈出了关键性的一步，梦想正在变成现实。
过去几年里，无论是在发现导致抑郁情绪的神经信号的大脑部位上，还是在试图重置大脑改变情绪方面，科学家团队都已经取得了惊人的进展。目前，一些研究人员正集中对抑郁症的一些大脑关键特征进行研究，包括某些特定大脑区域上的特定类型脑电波，比如眼睛后部和略高于眼睛上方的脑电波。另一些研究人员则专注于探索如何针对导致抑郁症的大脑活动的缺陷来对大脑“拨乱反正”。一种既能学习大脑语言，又能在患者情绪低落时调整大脑“剧情”的小型可植入设备，将成为一种极其重要的临床工具。
用电脉冲来提升情绪
几十年来，医学家们一直在利用电刺激来帮助患者大脑摆脱抑郁。电休克疗法于20世纪30年代首次使用，到50年代已成为一种常见的抑郁症治疗方法。现代疗法通过刺激大脑并在一定程度上重置大脑，这对于一些重度抑郁症患者来说可能是一种更有效的治疗方法。
其他用于抑郁症的脑刺激方法还有将电极安置在头皮表面的经颅直流电刺激（tDCS）。尽管这项技术还在研究之中，但tDCS作为一种锁定大脑“黑客”、改善患者情绪的治疗方法已经很受欢迎，甚至被用来尝试通过深部脑刺激抑制帕金森病的某些症状。但这项技术需要手术，且植入的刺激器必须手动调整。
通过大脑深部刺激来治疗抑郁症的最初临床尝试几乎都是强力刺激，通过持续的、全方位的强电脉冲刺激对大脑产生干扰信号。这项疗法对一些患者有极大帮助，但对另外一些患者则收效甚微。因此，一些研究大脑深部刺激的研究人员认为这一技术仍存在缺陷。
美国波士顿麻省总医院的达林·多尔蒂正在研究一种可以根据患者情况实时控制的系统。多尔蒂的合作者——埃里卡·韦奇和他的同事正在研究如何在适当的时机和适当的位置注射适当剂量的电子药物，巧妙驱动和改变复杂的大脑回路。在对癫痫患者的临床测试研究中，韦奇等人试图通过轻微刺激稍微改变大脑神经状态来改变人们的情绪和心情。
加利福尼亚大学旧金山分校和马萨诸塞州总医院开发的被称为闭环刺激器的新一代系统，可在检测大脑活动变化的同时，以外科手术的精度对患者大脑进行电子干预。韦奇团队重点研究可在实验室中测量的大脑回路的一些特征，比如认知灵活性（快速转换策略的能力）和情绪调节调控能力等，研究人员认为，这些大脑回路特征的变化可能与某些大脑疾病有关。
在实验中，韦奇和他的同事在招募来的自愿者大脑中植入了用于治疗癫痫的电极，刺激大脑特定部位，使参与者表现出轻微的行为方式改变。他们发现一件有趣的事，通过实验可以改变一个人行为的5%或10%，但不能完全改变这个人的行为。一个患有抑郁症的人可能会开始愿意到外面去走走或去咖啡馆坐坐，但不太可能有多大的转变。
韦奇通过动物研究和計算机模型的模拟结果，试图找出修正神经回路的最佳方式。他在发表的研究报告上称，重要的是刺激大脑的时机与脑电波产生时机的契合，这需要找到一个合适的切入点，然后要做的就是给它一点推力。在合适的时机，适当推动一下，将神经回路引导到正确路线上来，然后希望整个事情朝着预定的方向发展。
而萨内奇团队正在研究如何进一步优化大脑刺激实验。她和同事们利用计算机模型的模拟结果，研究如何用可控方式改变与抑郁症相关的大脑活动，将大脑神经回路行为严格控制在健康范围内。临床实验发现，单次和连续的眼窝前额皮质电刺激对附近和远处的神经组织会产生不同的效果。
调控心情的未来不是梦
在大脑中植入一个具有影响情绪能力的系统似乎会令人不安。但研究人员指出，事实上很多事情都会改变我们的情绪，比如冥想、锻炼和饮酒。
科学家们还不能确定需要刺激大脑的哪个部位，以及如何刺激。相关实验数据显示，每个个体对这些问题可能都有不同的答案。即使这些问题都弄清楚了，还需要有相应的“改变心情”的理想硬件设备。目前在改变情绪的相关研究中所使用的设备，如连接自愿者头骨的电线，都需要连接到大型外部计算机上，因此受试者是无法自由移动的。
因而，将所有硬件都安装在大脑里，对大脑回路进行瞬时评估，并对神经行为进行实时调控，将是一个长远的目标，还有很长的路要走。整个系统，包括电极、处理器和电源在内都需要进一步改进，以便能够灵活处理复杂算法。同时，要让这个系统永久驻留在人体内，还要有足够强大的动力支持。
研究人员设想有一天能够利用这种系统，以及驱动它的理论，来解决除了抑郁症以外的如药物依赖等更多的问题。
未来几年里，科学家们将拥有更多进入大脑并以精确方式影响它的能力。毕竟，与身体其他部位相比，大脑的可塑性更强。一切皆有可能，科学家们所要做的只是弄明白如何去实现这些可能性。